DE19823842C2

DE19823842C2 - Energy-optimized swimming pool system

Info

Publication number: DE19823842C2
Application number: DE1998123842
Authority: DE
Inventors: Eberhard Moeller; Eberhard Rausch
Original assignee: WASSERTECHNIK WERTHEIM GmbH
Current assignee: WASSERTECHNIK WERTHEIM GMBH & CO. KG, 97877 WE, DE
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: AT411377B; ATA93799A; DE19823842A1; DE29811235U1; CH693680A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwimmbeckenanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines Wasserkennwerts in einer Schwimmbeckenanlage.The invention relates to a swimming pool system according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a method for Regulation of a water parameter in a swimming pool system.

Derartige Schwimmbeckenanlagen werden in einer Vielzahl von unter schiedlichen Bauformen in öffentlichen Frei- und Hallenbädern oder auch in Privathaushalten eingebaut. Insbesondere in den öffentlichen Bädern sind verschiedenste Hygienevorschriften einzuhalten, die teilweise gesetz lich vorgeschrieben sind. Zur Einhaltung dieser Hygienevorschriften werden Badewasseraufbereitungs- und Umwälzanlagen eingesetzt, mit denen das verschmutze Wasser aus den Becken mittels Umwälzpumpen umgewälzt und hygienisch aufbereitet werden kann. Das heißt, das ver schmutzte Wasser wird aus dem Becken abgezogen, anschließend bei spielsweise durch Adsorption, Flockung, Filterung und Chlorung hygie nisch aufbereitet und danach dem Becken wieder zugeführt. Im Ergebnis muß zur hygienischen Aufbereitung des Badewassers ein kontinuierlicher Volumenstrom von der Umwälzpumpe durch die Aufbereitungsanlage gefördert werden. Such swimming pool systems are used in a variety of below different designs in public outdoor and indoor pools or also installed in private households. Especially in the public baths Various hygiene regulations must be observed, some of which are law are prescribed. To comply with these hygiene regulations bath water treatment and circulation systems are used with which the polluted water from the basins using circulation pumps can be circulated and prepared hygienically. That is, the ver dirty water is drawn off from the basin, then at for example, through adsorption, flocculation, filtering and chlorination processed and then returned to the pool. As a result a continuous must for the hygienic treatment of the bathing water Volume flow from the circulation pump through the processing plant be promoted.

Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Schwimmbecken anlagen ist es, daß die Förderleistung der Umwälzpumpe und damit die Reinigungsleistung der Aufbereitungsanlage nicht in Abhängigkeit der vorgeschriebenen Wasserkennwerte beeinflußt werden kann. Die Pumplei stung der Umwälzpumpe wird bei den bekannten Anlagen daraufhin ausgelegt, daß die vorgeschriebenen Wasserkennwerte, beispielsweise die umgewälzte Wassermenge, in allen Betriebszuständen mit Sicherheit erreicht werden. Dieser Wert für die Pumpleistung wird fest eingestellt und im Normalfall nicht mehr geändert. Da die Wasserkennwerte von einer Vielzahl von Einflußgrößen abhängen, beispielsweise dem Verschmut zungsgrad der Filteranlage oder der Anzahl von Besuchern im Badewas ser, und daher während des Betriebs der Anlage stark schwanken können, folgte aus dieser starren Festlegung der Pumpleistung auf einen sicheren maximal erforderlichen Wert ein hoher und unnötiger Energiebedarf der Anlage. Da die Pumpen auch bei frisch gereinigtem Filter oder bei gerin ger Verschmutzung des Badewassers mit maximaler Leistung betrieben werden, wird ein Großteil der Pumpenergie unnötig aufgewandt, da mehr Wasser umgewälzt wird, als zur Einhaltung der vorgeschriebenen Kenn werte erforderlich. Unnötige Mehrleistung der Umwälzpumpe kann bei den meisten bekannten Anlagen nur durch Schließen eines Schiebers wegge drosselt werden, wobei jedoch die eingesetzte Pumpenergie verloren geht. A disadvantage of the swimming pools known from the prior art plants is that the delivery rate of the circulation pump and thus the Cleaning performance of the treatment plant does not depend on the prescribed water parameters can be influenced. The pumplei Stung the circulation pump is then in the known systems designed that the prescribed water parameters, such as the circulated amount of water, in all operating conditions with certainty can be achieved. This value for the pump power is fixed and normally not changed. Since the water parameters of one A large number of influencing variables depend on, for example, pollution Degree of efficiency of the filter system or the number of visitors in the bathing water and can fluctuate greatly during the operation of the system, followed from this rigid definition of pumping power to a safe one maximum required value is a high and unnecessary energy requirement Investment. Since the pumps can also be used when the filter is freshly cleaned or when the filter is low eng pollution of the bath water operated at maximum power a large part of the pump energy is used unnecessarily as more Water is circulated as to comply with the prescribed characteristics values required. Unnecessary additional performance of the circulating pump can most known systems wegge only by closing a slide are throttled, but the pump energy used is lost.

Eine Schwimmbeckenanlage bzw. ein Verfahren zur Regelung einer Schwimmbeckenanlage gemäß den Oberbegriffen der Hauptansprüche ist aus der US 5,628,896 bekannt. Zur möglichst genauen Einhaltung der Hygienevorschriften ist es sinnvoll, wenn in der Schwimmbeckenanlage ein weiterer Hygienehilfsparameter, nämlich der pH-Wert und/oder das Redoxpotential des Badewassers und/oder der Gehalt von freiem bzw. gebundenem Chlor, geregelt wird. Durch die gattungsgemäße Regelung des geförderten Volumenstroms kann eine erhebliche Energiereduzierung durch Zurückfahren der Pumpleistung bei einer geringen Anzahl von Schwimmern im Becken erreicht werden.A swimming pool system or a method for regulating one Swimming pool system according to the preambles of the main claims known from US 5,628,896. In order to comply with the Hygiene regulations make sense when in the swimming pool area Another hygiene aid parameter, namely the pH value and / or that Redox potential of the bathing water and / or the content of free or bound chlorine, is regulated. Through the generic regulation of the volume flow can significantly reduce energy by reducing the pump output with a small number of Swimmers can be reached in the pool.

Nachteilig an dieser bekannten Vorgehensweise ist es jedoch, dass bei einer schnell ansteigenden Belastung des Badewassers der Regelkreis aufgrund der langen Totzeiten sehr träge reagiert. Im Ergebnis folgt daraus, dass bei dem bekannten Regelkreis eine Erhöhung der Pumpleis tung durch einen entsprechenden Reglereingriff erst so spät erfolgt, dass die unzulässige Überschreitung von Hygienegrenzwerten nicht zuverläs sig ausgeschlossen ist.However, a disadvantage of this known procedure is that a rapidly increasing load on the bathing water reacted very sluggishly due to the long dead times. The result follows from the fact that in the known control loop an increase in the pump track due to a corresponding control intervention only takes place so late that the unacceptable exceeding of the hygiene limit values is not reliable sig is excluded.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schwimmbeckenanlage bzw. ein Verfahren zur Regelung einer Schwimmbeckenanlage vorzu schlagen, das auch bei einer schnell ansteigenden Belastung des Bade wassers eine gute Regelungsqualität gewährleistet.The object of the present invention is a swimming pool system or a method for controlling a swimming pool system beat, even with a rapidly increasing load on the bath water ensures good control quality.

Diese Aufgabe wird durch eine Schwimmbeckenanlage bzw. ein Verfah ren zur Regelung einer Schwimmbeckenanlage gemäß der Lehre der unabhängigen Hauptansprüche gelöst. This task is performed by a swimming pool system or a procedure Ren to regulate a swimming pool system according to the teaching of independent main claims solved.

Erfindungsgemäß weist die Schwimmbeckenanlage einen Regelkreis auf, in dem zumindest ein Wasserkennwert mit einem Sensor meßbar und mit einem Regelelement durch Änderung der Leistung der Umwälzpumpe regelbar ist. Die Pumpleistung der Umwälzpumpe ist nicht mehr auf einem Wert fest eingestellt, sondern wird von dem Regelelement jeweils so eingestellt, daß der vorgeschriebene Wasserkennwert möglichst exakt eingehalten wird. Änderung in der Regelstrecke, wie beispielsweise die zunehmende Verschmutzung der Filteranlage, durch die der Gesamtwider stand der Anlage bis zu 35% ansteigen kann, werden durch den Eingriff des Regelelements in den Regelkreis ausgeregelt, so daß die abgegebene Pumpleistung gerade dem tatsächlichen Leistungsbedarf entspricht.According to the invention, the swimming pool system has a control loop in which at least one water parameter can be measured with a sensor and with a control element by changing the output of the circulation pump is adjustable. The pumping capacity of the circulation pump is no longer on one Fixed value, but is set by the control element set that the prescribed water parameter as accurately as possible is observed. Change in the controlled system, such as the increasing pollution of the filter system, by which the total resistance the system can rise up to 35% due to the intervention of the control element in the control loop, so that the delivered Pump power corresponds to the actual power requirement.

Der Sollwert der Regelung kann dabei einen Sicherheitszuschlag im Vergleich zur vorgeschriebenen Kenngröße aufweisen. Durch diese Maß nahme kann ein Großteil der eingesetzten Pumpenergie eingespart werden, da nicht mehr Wasser umgewälzt wird, als zur Einhaltung der Sollwerte im jeweiligen Betriebszustand erforderlich.The setpoint of the control can be a safety margin in the Have a comparison to the prescribed parameter. By that measure a large part of the pump energy used can be saved, since no more water is circulated than to maintain the target values required in the respective operating state.

Einer der wichtigsten Wasserkennwerte beim Betrieb einer Schwimmbec kenanlage ist die Umwälzmenge des durch die Umwälzanlage umgewälzten Volumenstroms, da mit steigender Umwälzmenge die Aufbereitungs- und Filterleistung ansteigt. Der Mindestwert dieser Kennzahl ist in den mei sten Fällen bis auf 3% genau zu garantieren. Dabei ist es zulässig, die Umwälzmenge in Ruhezeiten, in denen die Anlage nicht von Besuchern benutzt wird, beispielsweise in der Nacht, auf 50% des Normalwertes zu reduzieren. Bei dem in bekannten Anlagen üblichen Zwei-Pumpenbetrieb wird deshalb in diesen Zeiten eine der Pumpen abgeschaltet, um Energie zu sparen. Da der Druckverlust der Anlage jedoch quadratisch mit der Fördermenge abnimmt, bewirkt die Halbierung der Pumpleistung lediglich eine Reduzierung der Umwälzmenge auf ca. 70% des Normalwertes. Das heißt auch bei Abschaltung der halben Pumpleistung wird ein Großteil der durch die verbleibende Umwälzpumpe aufgewandten Pumpenergie ver schwendet, da die umgewälzte Wassermenge erheblich größer ist, als zur Einhaltung der vorgeschriebenen reduzierten Umwälzmenge erforderlich. One of the most important water parameters when operating a swimming pool kenanlage is the circulation quantity of the circulated by the circulation system Volume flow, since the preparation and Filter performance increases. The minimum value of this key figure is in the mei guaranteeing the most accurate cases down to 3%. It is permissible that Circulation during idle times when the facility is not visited by visitors used, for example at night, to 50% of normal to reduce. In the usual two-pump operation in known systems one of the pumps is therefore switched off during these times to supply energy to save. However, since the pressure drop in the system is square with the If the delivery rate decreases, the pump output is halved a reduction of the circulation volume to approx. 70% of the normal value. The means even if half of the pump power is switched off, a large part of the pump energy used by the remaining circulation pump wastes, since the amount of water circulated is considerably larger than for Compliance with the prescribed reduced circulation volume required.

In der erfindungsgemäßen Schwimmbeckenanlage wird deshalb die Umwälzmenge des durch die Umwälzanlage umgewälzten Volumenstroms geregelt. In den Ruhezeiten kann dann der vorgeschriebene Wert für die reduzierte Umwälzmenge exakt eingestellt werden und die abgegebene Pumpleistung wird durch das Regelelement auf das erforderliche Maß begrenzt, das zur Erzielung der reduzierte Umwälzmenge notwendig ist. Dabei nimmt die aufgewandte Pumpenenergie quadratisch mit der Reduzierung der Umwälzmenge ab, woraus sich ein überproportionaler Energiespareffekt ergibt.In the invention Swimming pool system is therefore the amount of circulation by the circulation system circulated volume flow regulated. At rest can then be the prescribed value for the reduced circulation volume can be set exactly and the pump power output is determined by the Control element limited to what is necessary to achieve the reduced circulation is necessary. Thereby the expended Pump energy decreases quadratically with the reduction of the circulation volume, which results in a disproportionate energy saving effect.

Die Wasserqualität des Badewassers einer Schwimmbeckenanlage wird durch eine Vielzahl von Hygienehilfsparametern gekennzeichnet, deren Einhaltung teilweise gesetzlich vorgeschrieben ist. Die meisten dieser Hygienehilfsparameter hängen mittelbar oder unmittelbar von der Pumpleistung der Umwälzpumpe ab, da die Reinigungsleistung der Aufbe reitungsanlage zum großen Teil vom umgewälzten Wasservolumen be stimmt wird. Es ist deshalb erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Hygienehilfs parameter des Wassers durch den Regelkreis der Schwimmbeckenanlage geregelt wird. Selbstverständlich kann auch eine Kombination mehrerer Hygienehilfsparameter und/oder anderer Kennwerte, beispielsweise die Umwälzmenge der Umwälzpumpe, als Regelgröße des Regelkreises eingesetzt werden.The water quality of the bathing water in a swimming pool system will characterized by a large number of auxiliary hygiene parameters, the Compliance is partially required by law. Most of these Hygiene auxiliary parameters depend directly or indirectly on the Pump performance of the circulation pump, since the cleaning performance of the recond large part of the circulated water volume is true. It is therefore provided according to the invention that at least one hygiene aid parameters of the water through the control loop of the swimming pool system is regulated. A combination of several can of course also be used Hygiene auxiliary parameters and / or other characteristic values, for example the Circulation volume of the circulation pump, as a control variable of the control loop be used.

Erfindungsgemäß erfolgt die Regelung der Schwimmbeckenanlage nach dem pH-Wert und/oder dem Redoxpotential des Badewassers und/oder dem Gehalt an freiem und/oder gebundenem Chlor im Badewasser, da dies die wichtigsten Hygienehilfsparameter sind und deshalb bei den meisten bekannten Schwimmbeckenanlagen bereits als Kontrollgrößen erfaßt werden. According to the regulation of the swimming pool system takes place after the pH value and / or the redox potential of the bathing water and / or the Content of free and / or bound chlorine in the bath water, as this is the most important hygiene auxiliary parameters are and therefore for most known swimming pool systems already recorded as control variables become.

Da auf die Regelstrecke teilweise schnell wechselnde Störgrößen wirken, beispielsweise kann sich die Anzahl der badenden Besucher sehr schnell ändern, ist das Regelergebnis bei der Regelung der als Regelgrößen verwendeten Wasserkennwerte wegen der langen Totzeiten in der Regel strecke nur vielfach nur unzureichend. Je nach Reglercharakteristik bewirkt eine Störung ein starkes Überschwingen der Regelgröße oder sehr lange Ausregelzeiten. In beiden Fällen befinden sich die geregelten Was serkennwerte über lange Zeit in einem unzulässigen Größenbereich. Um das Regelergebnis in diesen Fällen zu verbessern, ist erfindungsgemäß zumindest eine die Wasserqualität beeinflussende Störgröße durch einen Sensor meßbar und die Leistung der Umwälzpumpe durch ein Steuergerät in Abhängigkeit von der Störgröße veränderbar sein. Dadurch wird im Ergebnis eine Störgrö ßenaufschaltung erreicht, um den Einfluß der gemessenen Störgröße auf den erfindungsgemäßen Regelkreis herabzusetzen. Wirkt eine Störgröße auf den Regelkreis, erhöht sich beispielsweise die Anzahl der Badebesu cher im Wasser, muß bis zur Erhöhung der Pumpleistung, die dem Einfluß der Störgröße entgegenwirkt, nicht gewartet werden, bis sich der geregelte Wasserkennwert verschlechtert und dadurch ein Reglereingriff bewirkt wird. Die Störgröße wird statt dessen durch einen Sensor erfaßt und die Pumpleistung in Abhängigkeit von der Störgröße sofort durch das Steuergerät unter Anwendung einer entsprechenden Steuerfunktion erhöht. Der Einfluß der Störgröße auf die Regelstrecke kann dadurch sehr schnell stark reduziert werden und der Regelkreis weist damit eine bessere Regelungsdynamik zur Ausregelung von Störungen auf. Since sometimes rapidly changing disturbances affect the controlled system, For example, the number of bathing visitors can change very quickly change, is the control result when controlling the as controlled variables used water parameters because of the long dead times in the rule stretch inadequate in many cases. Depending on the controller characteristics causes a disturbance a strong overshoot of the controlled variable or very long settling times. In both cases there are the regulated What long-term characteristic values in an impermissible size range. Around To improve the control result in these cases is at least one according to the invention Disturbance influencing water quality can be measured by a sensor and the performance of the circulation pump by a control unit depending on the disturbance variable can be changed. The result is a disturbance External connection reached to the influence of the measured disturbance variable to reduce the control loop according to the invention. Has a disturbance variable on the control loop, the number of bathing visits increases, for example cher in the water, must increase the pump power, which is the influence counteracts the disturbance variable, are not waited until the regulated Water characteristic deteriorates and as a result an intervention by the regulator is effected. Instead, the disturbance variable is detected by a sensor and the pump power depending on the disturbance variable immediately by the Control unit using an appropriate control function elevated. The influence of the disturbance variable on the controlled system can be very high can be greatly reduced quickly and the control loop thus exhibits a better one Control dynamics for regulating faults.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung der Schwimmbeckenanlage wird der Öffnungsgrad des Chlorzugabeventils, als Störgröße erfasst, um so deren Einfluß durch eine Störgrößenaufschaltung zu reduzieren. Über das Chlorzugabeventil wird dem Badewasser Chlorgas zugeführt, was ver schiedene Hygienehilfsparameter, insbesondere den Gehalt an freiem Chlor im Wasser, unmittelbar beeinflußt. Da die üblicherweise verwendeten Chlorzugabeventile während des Betriebes in schnell wechselnder Folge weit geöffnet und wieder geschlossen werden, kann ein entsprechend träger Regelkreis durch diese schwingende Störgröße in einen kritischen Schwingungszustand versetzt werden. Deshalb sollte der Einfluß der Chlorzugabe auf den Regelkreis durch eine entsprechende Störgrößenauf schaltung reduziert werden. In the regulation of the invention Swimming pool system is the degree of opening of the chlorine addition valve, recorded as a disturbance variable, so Reduce influence by a feedforward control. About the Chlorine addition valve is fed to the bath water chlorine gas, which ver various auxiliary hygiene parameters, especially the content of free chlorine in the water, directly affected. Because the commonly used Chlorine addition valves during operation in a rapidly changing sequence can be opened wide and closed again, a corresponding sluggish control loop through this oscillating disturbance variable into a critical one Vibration state can be offset. Therefore, the influence of the Add chlorine to the control loop by means of an appropriate disturbance variable circuit can be reduced.

Die besten Regelergebnisse bei den meisten Schwimmbeckenanlagen werden erreicht, wenn zur Regelung der Anlage ein PID-Regler eingesetzt wird. Die Reglerparameter sind dabei auf die Streckenparameter und Totzeiten der Schwimmbeckenanlage für die verschiedenen als Regelgrö ßen verwendeten Wasserkennwerte abzustimmen. The best control results with most swimming pool systems are achieved if a PID controller is used to control the system becomes. The controller parameters are based on the process parameters and Dead times of the swimming pool system for the different as a rule to coordinate the water parameters used.

Erfindungsgemäß wird in der Schwimmbeckenanlage zur Regelung der Wasserkennwerte die Pumpleistung der Umwälzpumpe vergrößert oder verkleinert. Diese Maßnahme dient insbesondere der Einsparung von Pumpenergie, weshalb dazu die aufgenommene Eingangsleistung der Um wälzpumpe und nicht deren abgegebene Ausgangsleitung reduziert werden muß. Besonders einfach kann die aufgenommene Eingangsleistung durch Veränderung der Pumpendrehzahl beeinflußt werden. Zur elektrotechni sche Regelung der Pumpendrehzahl sind eine Vielzahl von technischen Varianten bekannt.According to the invention in the swimming pool system for regulating Water parameters increase or increase the pumping capacity of the circulation pump reduced. This measure serves in particular to save Pump energy, which is why the input power of the Um circulation pump and not their output line are reduced got to. The input power consumed can be particularly simple Changes in the pump speed can be influenced. To electrotechni regulation of the pump speed are a variety of technical Variants known.

Wegen des sehr großen Wasservolumens in den meisten Schwimmbädern weist die erfindungsgemäße Regelstrecke große Totzeiten auf. Wird beispielsweise einer der Hygienehilfsparameter "freies Chlor", "gebundenes Chlor", "Redoxpotential" und "pH-Wert" geregelt, so rea giert der Regelkreis sehr träge mit einer Zeitverzögerung von bis zu 15 Minuten. Because of the very large volume of water in most swimming pools the controlled system according to the invention has large dead times. Becomes for example one of the hygiene parameters "free chlorine", "Bound chlorine", "redox potential" and "pH value" regulated, so rea the control loop is very sluggish with a time delay of up to 15 Minutes.

Da eine dominierende Störgröße in einer Schwimmbeckenanlage, die auf die Wasserkennwerte einwirkt, die Anzahl der im Becken befindlichen Besucher ist, sollte diese Kennzahl entweder direkt oder indirekt durch einen Sensor meßbar sein, um eine entsprechende Störgrößenaufschaltung zu ermöglichen.Because a dominant disturbance variable in a swimming pool system that is based on influences the water parameters, the number of those in the pool Visitors should, this indicator should be either direct or indirect a sensor can be measured in order to activate a corresponding disturbance variable to enable.

Die direkte Zählung der im Wasser befindlichen Besucher ist in einem Schwimmbad nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand möglich. Es müssen deshalb Kennwerte gefunden werden, die mit der Anzahl der im Wasser befindlichen Besucher zumindest größenordnungsmäßig korrelie ren und somit die indirekte Messung der Besucherzahl ermöglicht. Beson ders einfach ist es, die ungefähre Anzahl der im Becken befindlichen Besucher durch einen Sensor zur Niveaumessung im Ausgleichsbecken der Schwallwasserrinne zu messen. Ist das Schwimmbecken leer, stellt sich zwischen den verschiedenen Volumenströmen, die aus und in das Schwimmbecken fließen, ein Gleichgewichtszustand ein, so daß eine gleichbleibende Menge Wasser über die Schwallwasserrinne abfließt. In diesem Zustand stellt sich im Ausgleichsbecken der Schwallwasserrinne ein gleichbleibender Wasserstand ein, dessen Niveau einem leeren Becken entspricht.The direct count of the visitors in the water is in one Swimming pool only possible with disproportionate effort. It characteristic values must therefore be found, which correspond to the number of Visitors in the water correlate at least in the order of magnitude ren and thus enables the indirect measurement of the number of visitors. Beson it is easy, the approximate number of those in the pool Visitors through a sensor for level measurement in the equalization basin of the Measure gully. If the pool is empty, it turns between the different volume flows that come in and out of Swimming pools flow, a state of equilibrium, so that one constant amount of water flows through the splash water channel. In this state arises in the surge tank's surge tank a constant water level whose level is an empty basin equivalent.

Sobald sich Besucher im Badewasser befinden, verdrängen diese durch ihr Körpervolumen und durch Wellenbewegungen eine bestimmte, mit der Anzahl der Besucher korrelierende Wassermenge, die über die Schwall wasserrinne zusätzlich abfließt. Da die sonstigen Volumenströme gleich bleiben, bewirkt dieses zusätzlich abfließende Wasservolumen ein Anstieg des Wasserniveaus im Ausgleichsbecken der Schwallwasserrinne, der ungefähr proportional zur Anzahl der Badenden im Becken ist. Der Wasserstand im Ausgleichsbecken kann mit einfachen Sensoren, beispiels weise Schwimmerelementen, gemessen werden. Die Anzahl der Besucher im Wasser ist durch diese Meßmethode selbstverständlich nicht exakt bestimmbar, sondern kann lediglich abgeschätzt werden, was jedoch zur Steuerung der Störgrößenaufschaltung ausreichend ist.As soon as visitors are in the bathing water, they displace them Body volume and a certain by wave movements, with the Number of visitors correlating amount of water over the gush water channel also drains away. Since the other volume flows are the same remain, this additional flowing water volume causes an increase of the water level in the surge tank of the splash water channel, the is approximately proportional to the number of bathers in the pool. The Water level in the equalization tank can be checked with simple sensors, for example wise float elements can be measured. The number of visitors in the water this measuring method is of course not exact determinable, but can only be estimated, which however leads to Control of the feedforward control is sufficient.

Alternativ zur Messung des Wasserstands im Ausgleichsbehälter der Schwallwasserrinne kann die ungefähre Anzahl der im Becken befindlichen Besucher auch durch einen Sensor zur Messung des Volumenstroms in der Schwallwasserleitung gemessen werden, da dieser Volumenstrom propor tional zur zusätzlich verdrängten Wassermenge ansteigt.As an alternative to measuring the water level in the expansion tank Splash water gutter can approximate the number of in the pool Visitors also through a sensor to measure the volume flow in the Splash water pipe can be measured, since this volume flow propor tionally increases in addition to the amount of water displaced.

Weiter wird ein Verfahren zur Regelung eines Wasserkennwerts in einer Schwimmbeckenanlage mit und ohne Störgrößenaufschaltung vorgeschla gen.Furthermore, a method for regulating a water parameter in a Swimming pool system with and without feedforward control suggested gene.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Schwimmbeckenanlage anhand lediglich bevorzugte Ausführungsformen darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: A swimming pool system according to the invention is described below only preferred embodiments of the drawings explained. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schwimmbeckenanlage mit einer Ba dewasseraufbereitungs- und Umwälzanlage in schematischer Darstellung; Figure 1 shows a swimming pool system according to the invention with a Ba dewater treatment and circulation system in a schematic representation.

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Regelkreises; Fig. 2 is a block diagram of a control circuit of the invention;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Regelkreises nach Fig. 2 mit einer zusätzlichen Störgrößenaufschaltung. Fig. 3 is a block diagram of the control circuit of FIG. 2 with an additional disturbance variable.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schwimmbeckenanlage 1 mit einem wassergefüllten Becken 2 und einer Badewasseraufbereitungs- und Um wälzanlage 3. Mittels der Zuflußleitung 4 und der Abflußleitung 5 kann das Wasser aus dem Becken 2 durch Betrieb der Badewasseraufberei tungs-Umwälzanlage 3 umgewälzt werden. Zur besseren Erkennbarkeit sind die meisten Komponenten der Badewasseraufbereitungs- und Um wälzanlage 3 nicht dargestellt. Der Rohrleitungsverlauf in der Badewas seraufbereitungs- und Umwälzanlage 3 ist lediglich schematisch angedeu tet. Fig. 1 shows a swimming pool system 1 according to the invention with a water-filled pool 2 and a pool water treatment and order circulation system 3rd By means of the inflow line 4 and the outflow line 5 , the water from the basin 2 can be circulated by operating the bathing water preparation circulation system 3 . For better visibility, most of the components of the pool water treatment and circulation system 3 are not shown. The course of the pipeline in the treatment and circulating water bath 3 is only indicated schematically.

Eine Umwälzpumpe 6 sorgt für den erforderlichen Antriebsdruck bei der Umwälzung des Wassers. Zur Reinigung des Wassers dient ein Filterele ment 7, durch den das Wasser hindurchgedrückt wird. Mit zunehmender Verschmutzung des Filterelements 7 steigt der Filterwiderstand, der der Förderbewegung des Wasserstroms entgegensteht. In der Zuleitung 4 ist ein Durchflußmengenmesser 8 mit Schaufelradsensor angeordnet, der die Durchflußmenge mißt, die durch die Zuleitung 4 in das Becken 2 ein strömt. Der von dem Durchflußmengenmesser 8 ermittelte Meßwert wird als Eingangssignal in das Regelelement 9 eingespeist, das den Istwert der Durchflußmenge mit einem Sollwert vergleicht und aus der Differenz ein Stellsignal generiert. Entsprechend dem Stellsignal des Regelelements 9 wird die Antriebsleistung der Umwälzpumpe 6 eingestellt. Steigt wegen Filterverschmutzung der Filterwiderstand an und nimmt deshalb die Durchflußmenge in der Zuleitung 4 ab, so regelt das Regelelement 9 die Antriebsleistung der Umwälzpumpe 6 nach oben, bis der Durchflußmen gen-Sollwert wieder erreicht ist. A circulation pump 6 ensures the required drive pressure when circulating the water. To clean the water is a Filterele element 7 , through which the water is pressed. With increasing contamination of the filter element 7 , the filter resistance, which opposes the conveying movement of the water flow, increases. In the feed line 4 , a flow meter 8 is arranged with a paddle wheel sensor, which measures the flow rate that flows through the feed line 4 into the basin 2 . The measured value determined by the flow rate meter 8 is fed as an input signal into the control element 9 , which compares the actual value of the flow rate with a target value and generates an actuating signal from the difference. The drive power of the circulation pump 6 is set in accordance with the control signal of the control element 9 . If the filter resistance rises due to filter contamination and therefore the flow rate in the supply line 4 decreases, the control element 9 regulates the drive power of the circulating pump 6 upwards until the flow rate setpoint value is reached again.

Der Sollwert der Durchflußmenge kann an dem Regelelement 9 eingestellt werden und wird in den Ruhezeiten der Anlage automatisch durch das Regelelement 9 reduziert.The setpoint of the flow rate can be set on the control element 9 and is automatically reduced by the control element 9 during the rest times of the system.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Regelkreises zur Regelung des pH-Wertes in einer Schwimmbeckenanlage. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regelkreises stellt der pH-Wert des Wassers die Regelgröße Y dar. Andere denkbare Regelgrößen sind die verschiedenen Hygienehilfsparameter, die Umwälzmenge des geförderten Wassers oder eine Kombination der verschiedenen Kennwerte. Die Regel größe Y wird durch den Sensor S_Y, der im Becken angeordnet ist, gemes sen. Aus dem Istwert Y und dem einstellbaren Sollwert Y_soll wird die Regeldifferenz, das heißt die Abweichung des pH-Istwerts vom pH- Sollwert, errechnet und in einen PID-Regler 10 eingespeist. Entsprechend der Reglerparameter des PID-Reglers 10 wird ein Stellsignal U_R ausgege ben und die Leistung einer Umwälzpumpe 11 wird in Abhängigkeit vom Stellsignal U_R vergrößert oder verkleinert. Fig. 2 shows the block diagram of a control circuit according to the invention for controlling the pH value in a swimming pool system. In this embodiment of the control loop according to the invention, the pH value of the water represents the control variable Y. Other conceivable control variables are the various auxiliary hygiene parameters, the circulating quantity of the pumped water or a combination of the various parameters. The controlled variable Y is measured by the sensor S _Y , which is arranged in the basin. _To from the actual value Y and the adjustable set point Y is the deviation, that is the deviation of the actual value from the pH pH set point, is calculated and fed into a PID controller 10th In accordance with the controller parameters of the PID controller 10 , an actuating signal U _{R is} output and the output of a circulating pump 11 is increased or decreased as a function of the actuating signal U _R.

Durch die Veränderung der Pumpleistung wird dem Schwimmbecken mehr oder weniger frisch aufbereitetes Wasser aus der nicht dargestellten Aufbereitungsanlage in das Schwimmbecken zugeführt, so daß sich der pH-Wert in Richtung des Sollwertes verändert. Wie sich eine Erhöhung des Pumpendrucks auf die Änderung des pH-Wertes auswirkt, wird von der Übertragungsfunktion 12 der Regelstrecke, d. h. von den Eigenschaf ten der Schwimmbeckenanlage, insbesondere dem enthaltenen Wasservo lumen, bestimmt. Die Übertragungsfunktion 12 wird durch die lediglich beispielhaft eingezeichnete Sprungantwort der Regelstrecke charakteri siert.By changing the pumping capacity, more or less freshly treated water is supplied to the swimming pool from the treatment system (not shown) into the swimming pool, so that the pH changes in the direction of the setpoint. How an increase in the pump pressure affects the change in pH is determined by the transfer function 12 of the controlled system, ie by the properties of the swimming pool system, in particular the water volume contained. The transfer function 12 is characterized by the step response of the controlled system which is only shown by way of example.

Der erfindungsgemäße Regelkreis sorgt dafür, daß durch Variation der Pumpleistung der pH-Wert in dem Schwimmbecken auf den Sollwert eingeregelt wird. Die Pumpleistung ist dabei immer gerade so groß, wie zur Einhaltung des vorgeschriebenen Kennwerts erforderlich. Falls ge wünscht, können entsprechende Sicherheitszugaben gemacht werden, da bestimmte Regelabweichungen, insbesondere nach größeren Störungen des Regelkreises, systembedingt nicht ausgeschlossen werden können.The control loop according to the invention ensures that by varying the Pumping the pH value in the swimming pool to the setpoint is settled. The pump power is always just as big as required to comply with the prescribed characteristic value. If ge appropriate security allowances can be made, since certain control deviations, especially after major disturbances of the Control loop, can not be excluded due to the system.

Wird der Regelkreis durch eine Störgröße Z, beispielsweise durch einen plötzlichen Anstieg der Anzahl von Badebesuchern, gestört und dadurch der pH-Wert des Wassers aus dem Sollzustand verschoben, so wird die Pumpleistung durch den Eingriff des Reglers 10 so lange erhöht, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Stimmen Sollwert und Istwert der Regelgrö ße Y überein, so wird die Pumpleistung der Umwälzpumpe 11 gleichblei bend beibehalten.If the control circuit is disturbed by a disturbance variable Z, for example by a sudden increase in the number of bathers, and the pH of the water is shifted from the desired state, the pump power is increased by the intervention of the controller 10 until the desired value is restored is reached. If the target value and the actual value of the control variable Y match, the pumping capacity of the circulating pump 11 is kept constant.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild des Regelkreises nach Fig. 2 mit einer zusätzlicher Störgrößenaufschaltung. Eine Störgröße Z, beispielsweise die Anzahl der im Wasser befindlichen Besucher, wird durch den Sensor S_z, beispielsweise einen Durchflußmengenmesser in der Schwallwasserleitung, erfaßt. Dieser Meßwert wird in ein Steuergerät 12 eingespeist, das ent sprechend der gespeicherten Steuerfunktion daraus ein Stellsignal U_S erzeugt. Das Stellsignal U_S des Steuergerätes 13 und das Stellsignal U_R des PID-Reglers 10 werden addiert und die Leistung der Umwälzpumpe 11 entsprechend der Stellsignal summe verändert. Durch das zusätzliche Stellsignal U_S des Steuergerätes 13 wird die Pumpleistung entsprechend der Störgröße Z unmittelbar verändert ohne daß eine unerwünschte Veränderung der Regelgröße Y, nachdem das Störsignal Z die Regelstrec ke 12 durchlaufen hat, abgewartet werden müßte. Durch diese Störgrö ßenaufschaltung kann der Einfluß der entsprechenden Störgröße minimiert werden. FIG. 3 shows the block diagram of the control circuit according to FIG. 2 with an additional feedforward control. A disturbance variable Z, for example the number of visitors in the water, is detected by the sensor S _z , for example a flow meter in the splash water line. This measured value is fed into a control device 12 , which accordingly generates an actuating signal U _S from the stored control function. The control signal U _{S of} the control unit 13 and the control signal U _{R of} the PID controller 10 are added and the output of the circulating pump 11 is changed in accordance with the control signal sum. The additional control signal U _{S of} the control unit 13 means that the pump power is changed directly in accordance with the disturbance variable Z without an undesired change in the controlled variable Y having to be waited for after the disturbance signal Z has passed through the control section 12 . The influence of the corresponding disturbance variable can be minimized by this disturbance variable feedforward.

Claims

1. Swimming pool system with at least one pool and a Ba dewater treatment and circulation system, through which the water from the pool with at least one circulation pump is circulated and hygienically processed, the pool system having a control loop in which the amount of water by the pool water treatment and circulation system ( 3 ) delivered volume flow can be measured with a sensor and can be controlled with a control element by changing the output of the circulation pump ( 6 ), characterized in that the pH value and / or the redox potential of the bathing water and / or the Free and / or bound chlorine content in the bath water is regulated as a hygiene aid parameter, the measured value of the hygiene aid parameter being recorded in the control circuit for regulating the volume flow conveyed by the bath water treatment and circulation system ( 3 ) as a disturbance variable (Z) and the output To the circulation pump ( 11 ) by a step Control unit ( 13 ) can be changed depending on the disturbance variable (Z).

2. Swimming pool system according to claim 1, characterized in that a control element ( 10 ) is used with a PID controller.

3. Swimming pool system according to claim 1 or 2, characterized in that the performance of the circulation pump ( 6 , 11 ) can be changed by changing the pump speed.

4. Swimming pool system according to one of claims 1 to 3, characterized, that as the disturbance variable (Z) is the approximate number of those in the pool visitor is measurable.

5. swimming pool system according to claim 4, characterized, that the approximate number of visitors in the pool by a sensor for level measurement in the compensation basin Splash water channel is measurable.

6. swimming pool system according to claim 4 or 5, characterized, that the approximate number of visitors in the pool by a sensor for measuring the volume flow in the Surge water pipe is measurable.

7. Swimming pool system according to one of claims 1 to 6, characterized, that as the disturbance variable (Z) the degree of opening of the chlorine addition valve is measurable.

8. A method for regulating a water parameter in a swimming pool system, in which
the actual value of the water volume of the volume flow conveyed by the bath water treatment and circulation system ( 3 ) is recorded as a control variable (Y) by a sensor (S _y ),
the control difference is formed from the controlled variable (Y) and the target value (Y _soll ) and is fed as an input signal into a control element ( 10 ),
the control element ( 10 ) outputs a control signal (U _R ) corresponding to the controller difference as an output signal,
characterized in that
the pH value and / or the redox potential of the bathing water and / or the content of free and / or bound chlorine in the bathing water is recorded as a disturbance variable (Z) by a sensor (S _z ),
the disturbance variable (Z) is fed into a control unit ( 13 ) as an input signal,
the control unit ( 13 ) outputs a control signal (U _S ) corresponding to the disturbance variable (Z) as an output signal and
the pumping capacity of the circulation pump ( 11 ) is set according to the sum of the steep signals (U _R and U _S ).